Електромеханічні перехідні процеси. Конспект лекцій. 2015

ПРАКТИЧНИЙ КРИТЕРІЙ ДЛЯ СХЕМИ „ЕКВІВАЛЕНТНИЙ ГЕНЕРАТОР - ЛЕП - ШИНИ НЕЗМІННОЇ НАПРУГИ”

Рисунок 2 – Розрахункова схема мережі Критерій записується у вигляді:

dP/ dδ > 0,

де Р - кутова характеристика: Р = Eq Uc sin δ /Xdpез Коефіцієнт запасу статичної стійкості:

Кз = (Ртах – Р0 )

Р0

ПРАКТИЧНИЙ КРИТЕРІЙ ДЛЯ СХЕМИ „ДВОСТОРОННЄ ЖИВЛЕННЯ НАВАНТАЖЕННЯ З ПОСТІЙНИМ ОПОРОМ

=

Рисунок 3 – Розрахункова схема мережі Практичний критерій записується у вигляді:

де P - кутова характеристика потужності:

11

де Z11 = jХ1 + jХ2 . ZH = │Z11│exp(90 - α11)= R11 + jХ11

Коефіцієнт запасу статичної стійкості:

Кз = (Ртах – Р0 )

Р0

ПРАКТИЧНИЙ КРИТЕРІЙ ДЛЯ СХЕМИ „ЕКВІВАЛЕНТНЕ ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ - ВУЗЛОВА ТОЧКА

МЕРЕЖІ” Практичний критерій записується у вигляді:

ПРАКТИЧНИЙ КРИТЕРІЙ ДЛЯ СХЕМИ „ЖИВЛЕННЯ АСИНХРОННОГО НАВАНТАЖЕННЯ ВІД ШИН

ПОТУЖНОЇ ЕЕС”

Рисунок 4 – Розрахункова схема мережі

12

Практичний критерій записується у вигляді:

dP/ds > 0

Найбільше значення потужності, яку споживає навантаження, визначаємо таким чином:

Напруга, при якій перикидаючий момент стає рівним навантаженню двигуна, називається критичною.

ПРАКТИЧНИЙ КРИТЕРІЙ ДЛЯ СХЕМИ " ЕКВІВАЛЕНТНЕ ДЖЕРЕЛО, ЩО ЖИВИТЬ КОМПЛЕКСНЕ НАВАНТАЖЕННЯ СПІВМІРНОЇ ПОТУЖНОСТІ”

Критерій (25) називається критерієм Жданова.

13

Коефіцієнт запасу статичної стійкості:

K3U = (U0 – U кр) ·100

U0

ВПЛИВ АРЗ НА СТАТИЧНУ СТІЙКІСТЬ

Якщо генератор має АРЗ, то зростання потужності, що передається і зв’язане з ним зростання кута δ приводить до зміни ЕРС генератора. Це відповідає переходу з кутової характеристики, побудованої при постійній ЕРС Eq0 на характеристику, яка відповідає постійній е. р. с. Eq1 > Eq0. Із збільшенням δ потужність, що передається в мережу (її межа) збільшується, характеризуючись зміщенням максимуму кутової характеристики в сторону значень кута δ більших за 900.

При розрахунках стійкості важливе значення має врахування типу пристроїв АРЗ. Розрізняють: автоматичні регулятори пропорційної дії і автоматичні регулятори сильної дії.

Автоматичні регулятори пропорційної дії реагують на відхилення одного чи декількох параметрів режиму від контрольованих значень; автоматичні регулятори сильної дії реагують додатково на швидкості і прискорення зміни параметрів режиму.

Наявність різних меж потужності, що передається в мережу при використанні того чи іншого пристрою АРЗ генератора дозволяє по-різному представляти генератор в схемі заміщення електричної системи:

– генератор без АРЗ заміщують джерелом синхронної ЕРС за синхронним індуктивним опором Xd:

Eq = const Xd UГ Xзовн U = const

○——— —○— ——–

–генератор з автоматичним регулятором пропорційної дії заміщують джерелом перехідної ЕРС за перехідним опором X΄d:

E ‘q = const X΄d UГ Xзовн U = const

○——— —○— ——–

14

–генератор з автоматичним регулятором сильної дії, що забезпечує стабілізацію напруги на затискачах генератора, є джерелом незмінної напруги UГ, яку вважають незалежним параметром режиму.

UГ = const Xзовн U = const

○——— —–

ВИЗНАЧЕННЯ СТАТИЧНОЇ СТІЙКОСТІ ЗА ВНУТРІШНЬОЮ МЕЖЕЮ ПЕРЕДАНОЇ ПОТУЖНОСТІ

Кутова характеристика генератора з АРЗ пропорційного типу має вигляд:

Проекція ЕРС на повздовжню вісь:

Кутова характеристика генератора з АРЗ сильної дії має вигляд:

Проекція напруги генератора на повздовжню вісь:

UГq =UГ cos( - с), де

UГ = (U+Q Xс/U)2 +(P Xс /U)2

с = arctg P Xс /( U2 +Q Xс)

15

ВИЗНАЧЕННЯ СТАТИЧНОЇ СТІЙКОСТІ ЗА ДІЙСНОЮ МЕЖЕЮ ПЕРЕДАНОЇ ПОТУЖНОСТІ

Дійсну межу потужності визначають спрощеним методом. Для цього повну потужність навантаження системи представляють у

вигляді постійного опору:

Zн =U2 /Sн

Отримана схема заміщення аналогічна схемі заміщення „Двостороннє живлення навантаження з постійним опором”. Тому оцінку статичної стійкості за дійсною межею переданої потужності проводиться за критерієм (16).

Врахування навантаження погіршує умови статичної стійкості, зокрема, зменшується коефіцієнт запасу стійкості за рахунок зменшення максимуму переданої потужності та зменшується діапазон значень кута , що задовольняють умову стійкості.

ДИНАМІЧНА СТІЙКІСТЬ

Для дослідження динамічної стійкості розлянемо перехідний процес при К3 одного з кіл ЛЕП з подальшим його вимкненням:

Г––––□–—–––––□––––

Рисунок 5 – Розрахункова схема короткозамкненого кола

Кутова характеристика потужності генератора для нормального режиму:

PІ = E΄Uc sinδ / XI

XІ = X΄dpез1 = X΄d + XTP1 + Xл /2 + XTP2;

16

Кутова характеристика потужності генератора для післяаварійного режиму:

PІІІ = E΄Uc sinδ / XІІІ

XІІІ = X΄dpез3 = X΄d + XTP1 + Xл + XTP2

Всхему заміщення аварійного режиму вносять деякий

X0рез , X2рез – результуючі опори відповідно схеми нульової і зворотньої послідовності відносно точки К3.

Кутова характеристика для аварійного режиму:

PІІ = E΄Uc sinδ / XІІ

XІІ= Xа + Хв + Xв Ха ,

ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІЧНОЇ СТІЙКОСТІ МЕТОДОМ ПЛОЩ

Метод площ використовується для визначення граничних значень кута і часу вимкнення КЗ, при цьому не відтворюється характер перехідного процесу зміни режимів. Метод площ дозволяє оцінити співвідношення зміни енергії в різних фазах процесу зміни режимів роботи СЕП. Зміну станів системи представляють через кутові характеристики активної потужності.

При виникненні КЗ відбувається спадання потужності, в результаті з’являється надлишкова потужність:

17

∆ PІІ (δ) = P0 - PІІ (δ),

яка викликає прискорення ротора генератора.

Якщо вимкненню пошкодженого кола відповідає кут δвимк, то ротор під час прискорення отримає кінетичну енергію:

δвимк

Априск = ∫ ∆ PІІ (δ) dδ ≡ Fприск

δ0

Вимкнення пошкодженого кола електропередачі призводить до зростання потужності, в результаті з’являється надлишкова потужність:

∆PІІІ (δ) = PІІІ (δ) – P0,

яка викликає гальмування ротора генератора. Але кут δ буде зростати доти, доки не буде використана вся кінетична енергія ротора генератора, якої було набуто під час прискорення..

Під час гальмування може бути використана енергія:

δkp

Агальм = ∫ ∆ PІІІ (δ) dδ ≡ Fгальм

δвимк

Збереженню динамічної стійкості відповідає умова:

яка випливає з порівняння площ Fприск і Fгальм. Граничний кут вимкнення пошкодженого кола ЛЕП:

Граничний час вимкнення трифазного короткого замикання, що відповідає δ вимк гран.

18

ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІЧНОЇ СТІЙКОСТІ МЕТОДОМ ПОСЛІДОВНИХ ІНТЕРВАЛІВ

Якісну оцінку перехідного процесу зміни режимів виконують по залежності δ = f(t), яку отримують з рівняння руху ротора (2) методом послідовних інтервалів.

Перехідний процес розбивають на ряд рівних інтервалів часу ∆t і розглядають його послідовно по всіх інтервалах. В кожному інтервалі надлишок потужності вважають незмінним і при цьому визначають приріст кута ∆ δ.

В момент К3 виникає надлишок потужності ∆P0. Приріст кута протягом першого інтервалу часу ∆t (при початкових умовах)

∆δ1 = ∆t ² ∆P0 / (2Тj)

δ1 = δ0 + ∆δ1

На другому інтервалі ротор рухається під дією надлишку потужності:

∆P1 = P0 - PmaxІІ sin δ ∆δ2 = ∆t ² ∆P1 /(Тj) + ∆δ1

Якщо постійну інерції Тj і час ∆t виразити в секундах, кут – в градусах і ввести постійну

Якщо на деякому інтервалі відбуватиметься зміна режиму, що супроводжуватиметься переходом з однієї кутової характеристики на іншу, то:

19

Розрахунок точок кривої δ = f(∆t) слід виконувати доти, доки кут δ не почне спадати, що відповідає стійкості, або доки не буде встановлено, що цей кут продовжує безмежно зростати, що відповідає порушенню стійкості.

СТІЙКІСТЬ ВУЗЛІВ НАВАНТАЖЕННЯ

ПРОЦЕСИ В ВУЗЛАХ НАВАНТАЖЕННЯ, ЇХ ВИДИ І ОСОБЛИВОСТІ

Вузлом навантаження називаються точки СЕП, в яких відбувається відбор і розподіл потужності для живлення груп споживачів електричної енергії. На режим електропостачання і на стійкість вузлів навантаження мають вплив склад ЕП і їх параметри.

Перехідні процеси в СЕП розрізняють за видом збурень. У нормальному режимі при малих збуреннях перевіряють статичну стійкість СД, СК і груп АД, які мають потужність співмірну з потужністю живильних генераторів і можуть виявитися нестійкими. Вплив різких змін режиму проявляється в розподільчих щитках у вигляді коливання навантаження.

КОМПЛЕКСНЕ НАВАНТАЖЕННЯ.

В практиці дослідження електромеханічних перехідних процесів використовують комплексні розрахункові моделі навантаження, які дозволяють відтворити основні особливості перехідних процесів в ЕД і врахувати вплив інших приймачів. Комплексні розрахункові моделі містять в собі рівняння еквівалентного асинхронного і синхронного двигунів, а також статичного навантаження.

Під статичним навантаженням розуміють навантаження, в якому відсутнє обертове магнітне поле: електроосвітлення, електропечі, комутаційно-побутові пристрої, а також ємність повітряних та кабельних ліній, активні та реактивні опори елементів мережі, які створюють втрати, конденсаторні батареї тощо.

Двигунові навантаження математично описується по різному залежно від числа ЕД, що входять в вузол навантаження.

20